5G网络架构和关键技术

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1、第9期无线互联科技No.92015年5月WirelessInternetTechnologyMay，20155G网络架构和关键技术曹诚（北京邮电大学电子工程学院，北京100876）摘要：2014年，IMT-2020(5G)推进组发布了第一份白皮书，第五代移动通信系统被提上日程，有望在2020年完成整个网络与系统的部署。未来的数据流量，网络连接设备总量将会发生爆炸式增长，业务需求将会发生颠覆性变化，物联网与移动互联网将会相互融合，为人们提供多元化服务，如车联网，智能家居，智慧医疗，工业监测系统，超高清3D时频等。文章介绍实现以上高速率，靠可靠性，低时延，智能化，功

2、能多元化的5G网络实现的网络架构以及关键技术，如大规模MIMO，软件定义网，自组网技术等。关键词：5G；超密集异构网络；D2D；MIMO；SDN；网络架构；扁平化15G网络架构这个角度看需要多速率接入要求，如低速的传感器网络到高5G网络的构建需要达到超高速率，大吞吐量，超高可靠速率的多媒体服务。从异构网络这个角度，超密集异构网络性，超低延时等指标，来为用户提供最佳的体验。在整个网需要一种能够具有可扩展的帧结构的空中接口来满足不同频络的部署当中[1]，5G网络的部署应该具有以下特性：具有灵段频率的接入。超密集异构网络还需要根据终端的使用情况活的网络架构以及多种接口

3、来支持不同面向多种业务的接以及终端所处的环境进行大量的预测，并在网络状态，信道入，在链路性能上能够用多跳的方式进行网络覆盖以及实现环境，需求量突变前进行有效的前摄管理[7]。基站的Mac层和用户的直通，同时整个网络能够根据环境以2.2大规模MIMO技术及业务需求来自组织，自配置，智能化的将网络最优化。大规模MIMO运用多天线技术，大规模天线阵列可以通过5G核心网的关键技术以及网络架构[2]中探讨到：通过采天线的空分特性（具有高分辨率的空间自由度），使相同时频用全IP方式以及纳米核心网的新型网络架构能够进行网关资源能同时服务若干用户，能够有效的频谱效率，增加传输的

4、无缝切换。为了满足5G网络能够随时随地接入网络的要的可靠性。Marzetta[8]提出每个基站布置超出现有天线数数求，对于5G网络构建的重要指标是能够灵活扩展，因此采用量级超多天线用于时分复用条件下，发现可以在同一时频资扁平化IP网络架构，通过分布云的的移动核心信息传递功源上服务几个用户。多天线技术的波束成型可以限制波束在能，分布式软件架构和逻辑网关以及网络虚拟化等技术，将很小的范围内，因此可以降低干扰从而有效降低发射功率[9]。垂直的网络架构演进成分布式水平网络架构。从另一层面上多天线技术带来了更多的空间自由度，因此使信道的反应更来看，通用扁平化架构[3]就是

5、将无线接口技术与核心网的演加精准，从而降低了各种随机突发情况信道性能的降低[10]。由进相分离，从而借助接口实现即插即用的效果，即多种无线于多天线占用空间太大，实现的复杂度太高，一般基站多采用接入技术融合到统一的核心网当中，从而使网络具有更好的4天线技术。王海荣[11]，王玉辉等人提出由于同一小区内导频灵活性以及拓展性。对于5G的核心网[4]中涉及到的主要技术正交，但相邻小区间导频进行复用会引起导频污染，制约了多有SDN（softwaredefinednetwork）,集中式网络控制器将天线技术的瓶颈，因此他们提出一种上行导频功率控制法，将从网络分离后数据转发平

6、面上的流量分配给网络元件，实现通常的导频发射时隙分为两段，使交叉增益相对较大的导频拓扑感知，路由决策。另一个技术是网络功能虚拟化，即：将发射时隙错开，从而降低导频污染。由于大规模天线技术中核心网设备转移到高新能服务器，同时将网元功能移植到虚将会出现低功率小型天线以及大量的低功率放大器，因此大拟平台。规模的天线部署的拓扑结构，实际信道之间的正交性程度必25G关键技术须被确定，以及如何有效的解决天线互耦合等难题。2.1超密集异构网络由于5G的超密集异构网络的应用，在小区范围缩小的情5G网络是一种利用宏站与低功率小型化基站（Micro-况下肯定不需要大规模天线技术的应

7、用，但是大规模MIMO的BS，Pico-BS，Femto-BS）进行覆盖的融WiFi，4G，LTE，UMTS应用可能会带来空间零陷[12]（spatialnulling）以及避免等多种无线接入技术混合的异构网络。随着蜂窝范围的逐渐干扰等优点，所以研究大规模MIMO与小区（smallcell）相减小，使得频谱效率得到了大幅提升。随着小区覆盖面积的互补的模型也是一个要解决的问题。变小，最优站点[5]的位置可能无法得到，同时小区进一步分2.3FBMC裂难度增加，所以只能通过增加站点部署密度来部署更多的FBMC的提出是为解决OFDM18载波旁瓣较大，在各载波不低功率节点

8、。超密集异构网络可以使功